ВИДИ ПОЛЯРИЗАЦІЇ

Електропровідність клітин і тканин при постійному струмі

Якщо прикласти електроди до тіла, то струм проходить через шкіру, жирову, м'язову тканини, через кровоносні та лімфатичні судини, вибираючи ті ділянки, де менший опір (кровоносні судини, лімфатичні судини, міжклітинна рідина, волокна нервових стовбурів тощо). Тому під час досліджень не можна говорити про опір однієї тканини.

Великий вплив на проходження струму через живі об'єкти мають поляризаційні процеси.

Позитивно та негативно заряджені іони, рухаючись в електричному полі в протилежних напрямах, накопичуються біля клітинних мембран (рис. 1).

Рис.1 Поляризація клітинної мембрани: М – мембрана; Я – ядро

Клітинна мембрана має діелектричні властивості, тому така система протилежних за знаком зарядів, розділених діелектриком, нагадує своєрідний конденсатор, ємність якого дорівнює:

С = ∆q/∆ϕ ,

де ∆q - заряд на поверхні мембрани; ∆ϕ — різниця потенціалів між протилежними поверхнями мембрани.

Діелектричні властивості біологічних об'єктів визначаються структурними компонен-тами та явищами поляризації.

Якщо до живої тканини прикласти сталу різницю потенціалів, то виявляється, що сила струму зменшується в часі, хоча напруга не змінюється. Сила струму зменшується в сотні разів і через деякий час встановлюється на сталому рівні. Це пов'язано з виникненням електрорушійної сили поляризації під час проходження постійного струму через біологічну систему. Ця електрорушійна сила є функцією часу і зменшує прикладену напругу. Закон Ома для біологічних систем записують так:

І= ,

де е.р.с. поляризації.

Рис. 8.2. Характер зміни струму за відсутності поляризації (а) та під час проходження через живу тканину (б)

пов'язана з ємнісними, діелектричними властивостями живих об'єктів, зумовленими явищами поляризації.

Зміщення зв'язаних зарядів під впливом електричного поля і виникнення внаслідок цього різниці потенціалів називають поляризацією.

Відомі декілька видів поляризації. Речовини, молекули яких мають симетричну структуру, тобто за відсутності зовнішнього поля центри "тяжіння" позитивних та негативних зарядів збігаються і дипольний момент молекули Р дорівнює нулю, є неполярними діелектриками. Під впливом зовнішнього електричного поля заряди таких неполярних молекул зміщуються в протилежні боки і молекула набуває дипольного моменту, тобто індукується дипольний момент внаслідок деформації електронних орбіт. Така поляризація називається електронною або деформаційною.

Другу групу діелектриків становлять речовини, молекули яких мають асиметричну будову, тобто центри "тяжіння" позитивних і негативних зарядів не збігаються. Молекули таких діелектриків називають дипольними. За відсутності зовнішнього поля дипольні моменти полярних молекул внаслідок теплового руху орієнтовані в просторі хаотично. Якщо ж такий діелектрик розмістити в зовнішньому полі, то сили поля орієнтують диполі вздовж поля. Така поляризація діелектриків називається орієнтаційною або дипольною.

Третій вид поляризації — іонна поляризація діелектриків. Іонна поляризація властива речовинам, молекули яких мають іонну будову (NаСl, КСl). Якщо кристал розмістити в електричному полі, то відбувається деяка деформація кристалічної гратки або відносне зміщення підграток, що і зумовлює виникнення дипольних моментів.

Макроструктурна поляризація виникає під дією електричного поля за наявності шарів з різною електропровідністю. Під впливом поля вільні іони рухаються у провідному шарі до його межі. Далі їх рух неможливий через іншу електропровідність сусіднього шару. Внаслідок цього провідне середовище набуває дипольного моменту. Наприклад, цитоплазма клітини має малий опір через високу концентрацію вільних іонів, а мембрана — великий опір (мала проникність для іонів). Макроструктурна поляризація відіграє основну роль у біологічних об'єктах, тому діелектрична проникність тканин набуває великих значень.

Усі названі вище види поляризації властиві біологічним об'єктам. Під впливом електричного поля у тканинах виникає протилежно спрямоване поле, яке послаблює зовнішнє поле та створює великий питомий опір тканин струмові.

Ступінь поляризації характеризується діелектричною проникністю є, яка вказує на послаблення електричного поля в речовині порівняно з вакуумом:

ε=

де Е₀ — напруженість однорідного поля у вакуумі; Е — напруженість поля в речовині.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Електричні властивості біологічних систем.	\|	Гальванізація, електрофорез

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.